способ получения обогащенной c₂h₄ фракции продукта из углеводородсодержащей исходной фракции

Формула изобретения

1. Способ получения обогащенной C₂H₄- фракции продукта из очищенной, в частности, освобожденной от CO₂ и высушенной углеводородсодержащей исходной фракции, в частности, природного газа путем ее разделения на отдельные компоненты с использованием частичной конденсации и ректификации, отличающийся тем, что очищенную и высушенную углеводородсодержащую исходную фракцию разделяют путем одно- или многоступенчатой частичной конденсации на отдельные компоненты, фракцию, обогащенную C₂H₆, этого разделения подвергают крекингу, затем крекинг-газ, обогащенный H₂/C₂H₄/C₂H₆, направляют на разделение как углеводородсодержащую исходную фракцию путем одно- или многоступенчатой частичной конденсации и после перемешивания с ней разделяют на компоненты, в частности, также на обогащенную C₂H₄- фракцию продукта.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что а) очищенную и высушенную углеводородсодержащую исходную фракцию охлаждают и разделяют путем одно- или многоступенчатой частичной конденсации; б) фракцию, обогащенную C₁+, со стадии а) способа вместе с фракцией, обогащенной H₂/C₂H₄/C₂H₆, со стадии д) способа направляют сначала на ступень разделения C₁/C₂, на которой путем ректификации удаляют C₁-углеводороды и H₂, в) фракцию, обогащенную C₂+, со стадии б) способа направляют на ступень разделения C₂/C₃, на которой удаляют C₃₊-углеводороды; г) фракцию, обогащенную C₂, со стадии в) способа направляют на ступень разделения C₂H₄/C₂H₆, на которой получают обогащенную C₂H₄ фракцию продукта; д) фракцию, обогащенную C₂H₆, со стадии г) способа направляют на крекинг-процесс; е) фракцию, обогащенную H₂/C₂H₄/C₂H₆, со стадии д) способа после промывки, гидрирования и сушки также подвергают одно- или многоступенчатой частичной конденсации и затем перед подачей на ступень разделения C₁/C₂ (стадия б) способа) смешивают с фракцией, обогащенной C₁₊, со стадии а) способа.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что содержание C₂H₆ в углеводородсодержащей фракции составляет по меньшей мере 10 мол.%, предпочтительно 20 мол.%, в частности 30 мол.%.

4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что одно- или многоступенчатую частичную конденсацию очищенной и высушенной углеводородсодержащей исходной фракции, а также предварительно обработанного крекинг-газа, обогащенного H₂/C₂H₄/C₂H₆, осуществляют в общем низкотемпературном устройстве.

5. Способ по пп.1 - 4, отличающийся тем, что образовавшиеся на стадии в) способа C₃₊-углеводороды путем ректификации разделяют на тяжелые углеводородные компоненты и эти компоненты также по меньшей мере частично направляют на крекинг-процесс.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения обогащенной C₂ H₄- фракции продукта из очищенной, в частности освобожденной от CO₂, и высушенной углеводородсодержащей исходной фракции.

Способы разделения углеводородсодержащих газовых смесей, в частности природного газа, известны давно. Как следует из известного способа отделения C₂₊ - углеводородной фракции из находящегося при повышенном давлении природного газа путем ректификации, описанного в выложенной заявке ФРГ N 3441307, природный газ после первой частичной конденсации подается в ректификационную колонну, в которой осуществляется разделение на метановую фракцию и C₂₊ - углеводородную фракцию. Значения температуры и давления, необходимые для ректификации, достигаются путем теплообмена и двухступенчатой мощной релаксации. Часто к такой установке для разделения природного газа подсоединяется дополнительная установка для дальнейшей переработки C₂₊ - углеводородной фракции. Если при этом речь идет, например, об установке для получения этилена, то C₂₊ - углеводородная фракция из установки для разделения природного газа проходит сначала стадию разделения C₂/C₃. Затем C₂ - углеводороды подвергаются крекингу и в заключение снова путем ректификационного низкотемпературного разделения освобождаются сначала от H₂ и CH₄ прежде, чем на стадии разделения C₂H₄/C₂H₆ может быть получена фракция продукта C₂H₄. Однако для этого способа необходимы по меньшей мере 2 низкотемпературные установки, а также дополнительные, подсоединенные к ним стадии разделения. Для обеспечения необходимого охлаждения внутри этих низкотемпературных установок в соответствии с выложенной заявкой ФРГ N 3441307 необходимы несколько релаксационных турбин. Кроме того, во многих случаях необходим дополнительный пропановый охлаждающий контур. Для обеспечения охлаждения внутри этиленовой установки для низкотемпературного разделения применяется пропановое или пропиленовое и этиленовое циркуляционное охлаждение.

Более близким аналогом к изобретению является способ получения обогащенной C₂H₄ -фракции продукта из очищенной, в частности, освобожденной от CO₂ и высушенной углеводородсодержащей исходной фракции, в частности, природного газа, путем ее разделения на отдельные компоненты с использованием частичной конденсации и ректификации (DE 2505689 B2, 21.04.77).

Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков существующего уровня техники, в частности создание способа получения C₂H₄-фракции продукта, имеющего меньшие инвестиционные и производственные расходы.

Поставленная задача достигается способом получения обогащенной C₂H₄-фракции продукта из очищенной, в частности, освобожденной от CO₂ и высушенной углеводородсодержащей исходной фракции, в частности, природного газа путем ее разделения на отдельные компоненты с использованием частичной конденсации и ректификации, в котором, согласно изобретению, очищенную и высушенную углеводородсодержащую исходную фракцию разделяют путем одно- или многоступенчатой частичной конденсации на отдельные компоненты, фракцию, обогащенную C₂H₆, этого разделения подвергают крекингу, затем крекинг-газ, обогащенный H₂/C₂H₄/C₂H₆, направляют на разделение как углеводородсодержащую исходную фракцию путем одно- или многоступенчатой частичной конденсации и после перемешивания с ней разделяют на компоненты, в частности, также на обогащенную C₂H₄ -фракцию продукта.

При этом предпочтительно:

а) очищенную и высушенную углеводородсодержащую исходную фракцию охлаждают и разделяют путем одно- или многоступенчатой частичной конденсации;

б) фракцию, обогащенную C₁₊, со стадии а) способа вместе с фракцией, обогащенной H₂/C₂H₄/C₂H₆, со стадии д) способа направляют сначала на ступень разделения C₁/C₂, на которой путем ректификации удаляют C₁-углеводороды и H₂;

в) фракцию, обогащенную C₂₊, со стадии б) способа направляют на ступень разделения C₂/C₃, на которой удаляют C₃₊ - углеводороды;

г) фракцию, обогащенную C₂, со стадии в) способа направляют на ступень разделения C₂H₄/C₂H₆, на которой получают обогащенную C₂H₄ -фракцию продукта;

д) фракцию, обогащенную C₂H₆, со стадии г) способа направляют на крекинг-процесс;

е) фракцию, обогащенную H₂/C₂H₄/C₂H₆, со стадии д) способа после промывки, гидрирования и сушки также подвергают одно- или многоступенчатой частичной конденсации и затем перед подачей на ступень разделения C₁/C₂ [стадия б) способа] смешивают с фракцией, обогащенной C₁₊, со стадии а) способа.

Предпочтительно также содержание C₂H₆ в углеводородсодержащей фракции составляет по меньшей мере 10 мол.%, предпочтительно 20 мол.%, в частности, 30 мол.%.

Далее, предпочтительно одно- или многоступенчатую частичную конденсацию очищенной и высушенной углеводородсодержащей исходной фракции, а также предварительно обработанного крекинг-газа, обогащенного H₂/C₂H₄/C₂H₆, осуществляют в общем низкотемпературном устройстве.

Кроме того, предпочтительно образовавшиеся на стадии в) способа C₃₊ - углеводороды путем ректификации разделяют на тяжелые углеводородные компоненты и эти компоненты также по меньшей мере частично направляют на крекинг-процесс.

Преимущество предложенного по изобретению способа относительно известных способов состоит в том, что общий способ имеет только одну низкотемпературную часть, а также присоединенные к ней необходимые стадии разделения C₁/C₂, соотв. C₂/C₃ и C₂H₄/C₂H₆. Это означает, во-первых, что необходимая занимаемая площадь уменьшается до одной установки, работающей по этому способу, и, во-вторых, что в связи с незначительным количеством компрессоров, колонн, сепараторов и теплообменников снижаются инвестиционные расходы. Кроме того, снижаются также текущие производственные расходы, так как внутри низкотемпературного диапазона теперь можно отказаться от релаксационных турбин.

Изобретение, а также другие варианты его выполнения, более подробно поясняются с помощью чертежа.

На чертеже представлено схематическое изображение способа по изобретению. Через трубопровод 1 к компрессорному устройству A подводится природный газ, который сначала сжимается давлением подачи от примерно 10 до примерно 30 бар. Это сжатие осуществляется, как правило, с помощью одноступенчатого компрессора. Затем сжатый природный газ охлаждается с помощью охлаждающего воздуха и подводится к устройству В для отделения CO₂. Удаление CO₂ из сжатого природного газа может осуществляться различными известными специалисту способами. Для этого применяется, как правило, химическая промывка. С помощью химической промывки содержание CO₂ в природном газе сокращается до примерно 50 частей на миллион. Затем природный газ подводится через трубопровод 1" к сушильному устройству C. В сушильном устройстве C природный газ сначала снова предварительно охлаждается, причем температура предварительного охлаждения определяется составом природного газа. Затем природный газ очищается от воды путем адсорбции. Для этого предлагается адсорбционная установка по изменению давления, состоящая по меньшей мере из двух адсорберов, причем один адсорбер действует в режиме адсорбции, в то время как второй адсорбер регенерируется. При использовании соответствующего адсорбента путем адсорбции может удаляться также большая часть еще оставшегося в природном газе CO₂. Затем очищенный и высушенный природный газ подводится через трубопровод 2 к низкотемпературному устройству D. В нем природный газ разделяется путем одно- или многоступенчатой частичной конденсации до тех пор, пока не сконденсируются все этановые, а также тяжелые углеводородные фракции и часть метановой фракции. К низкотемпературному устройству D через трубопровод 4 дополнительно подводится также предварительно обработанный, причем поступающий на отдельные ступени предварительной обработки крекинг-газ, обогащенный H₂/C₂H₄/C₂H₆. Крекинг-газ подвергается также одно- или многоступенчатой частичной конденсации, пока не сконденсируется вся этановая и этиленовая фракция. Газообразные фракции, полученные на отдельных стадиях конденсации, образуют в результате обогащенную H₂-фракцию газа, так называемый топливный газ. Все конденсатные фракции природного газа, соотв. крекинг-газа, полученные в низкотемпературном устройстве D, подводятся к ступени E разделения C₁/C₂ через трубопровод 12, соответственно 11. Ступень E разделения C₁/C₂ состоит, в основном, из ректификационной колонны, к которой в соответствующих местах подводятся потоки конденсата, образующиеся внутри низкотемпературного устройства D. Из головки ректификационной колонны через трубопровод 6 выводится газообразная фракция, состоящая в основном из метана. Эта газообразная фракция образует так называемый бытовой газ. C₂₊ - углеводородная фракция из нижней части ректификационной колонны подводится через трубопровод 13 к ступени F разделения C₂/C₃. Ступень F разделения C₂/C₃ состоит также, в основном, из ректификационной колонны, которая в противоположность к ректификационной колонне ступени E разделения C₁/C₂, работающей при примерно 26 бар, работает при примерно 24 бар. В нижней части колонны образуется C₃₊ - углеводородная фракция, которая выводится через трубопровод 14. Эта C₃₊ - углеводородная фракция может разделяться на других ступенях разделения на C₃-, C₄-, соответственно C₅₊ - углеводородные фракции. Часть полученной фракции C₃ покрывает механические потери циркуляционного охлаждения C₃. Основная часть этой фракции, обогащенной пропаном, может подводиться к устройству H для крекинга и резкого охлаждения для получения олефинов. C₂ - углеводородная фракция, образовавшаяся в головке ректификационной колонны ступени F разделения C₂/C₃, подводится через трубопровод 15 к ступени G разделения C₂H₄/C₂H₆. Ступень G разделения C₂H₄/C₂H₆ состоит также, в основном, из ректификационной колонны, работающей при примерно 19 бар. В головке этой ректификационной колонны образуется фракция C₂H₄- продукта и выводится через трубопровод 7. Образовавшаяся в нижней части ректификационной колонны фракция C₂H₆ подводится через трубопровод 3 к устройству H для крекинга и резкого охлаждения. Между устройствами G и H, как правило, предусматривается буферный раствор C₂H₆, который, в случае кратковременного уменьшения количества природного газа, предотвращает отключение устройства для крекинга и резкого охлаждения. Кроме того, с помощью накопленного в нем C₂H₆, быстрее происходит возобновление пуска установки. Основной составной частью устройства H для крекинга и резкого охлаждения являются пиролизные печи, служащие для теплового расщепления (крекинга) углеводородов. Пиролизные печи для расщепления углеводородов описаны, например, в выложенной заявке ФРГ 4128521 или в LINDE-Fachzeitschrift "Berichte aus Technik und Wissenschaft", N 66, 1991, стр. 9-15. Крекинг-газ, отведенный из устройства H для крекинга и резкого охлаждения, подается через трубопровод 3" к устройству K для отделения воды. В нем крекинг-газ охлаждается до температуры точки росы воды, так что вместе с водой из крекинг-газа удаляются частицы кокса, смола и тяжелые углеводородные дистилляты. Прежде чем очищенный крекинг-газ будет подведен через трубопровод 3"" к устройству L гидрирования, он подвергается многоступенчатому, предпочтительно пятиступенчатому сжатию до примерно 37 бар. После каждой ступени сжатия перед подачей на следующую ступень сжатия крекинг-газ охлаждается и образовавшиеся при этом конденсаты удаляются. Эти конденсаты состоят, в основном, из воды и тяжелых углеводородов. Углеводороды могут также подводиться к уже упомянутым ступеням разделения для C₃₊ - углеводородных фракций. В устройстве L гидрирования происходит каталитическое гидрирование крекинг-газа для селективного преобразования содержащегося в крекинг-газе ацетилена в этилен. При этом устройство L гидрирования состоит, в основном, из изотермически работающего трубчатого реактора. Катализатор находится, как правило, внутри реакторных труб. Охлаждение реакторных труб осуществляется с помощью испаряющегося метанола, причем метанол после отделения жидкого метанола снова конденсируется охлаждающим воздухом. Выходящий из устройства гидрирования крекинг-газ, обогащенный H₂/C₂H₄/C₂H₆, после предварительного охлаждения (не изображено) и адсорбционного высушивания (не изображено) через трубопровод 4 направляется, как уже описано, к низкотемпературному устройству D. Пропановое или пропиленовое и этиленовое циркуляционное охлаждение, подготовленное для получения фракции C₂H₄ продукта на ступенях E, F или G разделения C₁/C₂, C₂/C₃ или C₂H₄/C₂H₆, а также в низкотемпературном устройстве D, позволяет в способе по изобретению отказаться от применяемых прежде релаксационных турбин, так как это циркуляционное охлаждение обеспечивает также достаточное охлаждение для разделения природного газа.